Помещения для зарядки аккумуляторов погрузчиков — взрывоопасность и вентиляция

Служба внутреннего транспорта на крупном тепличном предприятии — погрузчики, тележки-насосы, AGV для перемещения между теплицей и цехом обработки — часто работает на свинцово-кислотных тяговых аккумуляторах, которые заряжаются ночью. Этот процесс зарядки не лишён риска: NEN-EN-IEC 62485-3 поэтому устанавливает требования к конструкции помещения для зарядки, вентиляции и безопасной работе с промышленными аккумуляторами.

Почему водородный газ представляет риск

Во время зарядки (особенно на последней стадии и при выравнивающей/ дозарядке) часть зарядного тока разлагает воду в электролите на водород и кислород — электролиз. Водородный газ образует с воздухом взрывоопасную смесь, как только концентрация превышает 4 об.% (нижний предел взрываемости, НПВ). Поскольку водород легче воздуха, он скапливается в верхней части помещения или над самим аккумулятором, если вентиляция недостаточна.

Вентиляция: ключевое требование

Норма требует рассчитанной минимальной производительности вентиляции, а не фиксированного ощущения "проветривания достаточно". Упрощённая формула из нормы:

Q = 0,05 × n × I_gas × C_rt × 10⁻³ (Q в м³/ч)

где n — количество элементов, I_gas — газообразующий зарядный ток (мА на Ач номинальной ёмкости — берётся из документации на аккумулятор/ зарядное устройство, выше при выравнивающей зарядке, чем при капельной) и C_rt — номинальная ёмкость в Ач. Коэффициент 10⁻³ переводит I_gas из мА в А — например, для аккумулятора на 12 элементов, 256 Ач и I_gas = 10 мА/Ач это даёт ≈ 1,5 м³/ч. На практике это выражается в двух правилах проектирования:

• Приток воздуха внизу, вытяжка вверху помещения — водород поднимается.
• Естественная вентиляция часто недостаточна при более высокой мощности зарядки или в меньших помещениях; тогда обязательна механическая вытяжка.

Обратите внимание: I_gas различается в зависимости от типа аккумулятора, характеристики зарядки и стадии зарядки — рассчитывайте это для каждого проекта по фактическим характеристикам зарядного устройства, не используйте фиксированное эмпирическое значение.

Не автоматически зона ATEX

Распространённое заблуждение: "образуется водородный газ, значит это зона ATEX". При правильно рассчитанной вентиляции (согласно приведённой выше формуле) концентрация водорода остаётся значительно ниже НПВ, поэтому на практике часто классификация зоны ATEX не требуется — при условии, что требование к вентиляции действительно рассчитано и доказуемо соблюдается. Без такого расчёта (или при неисправной вентиляции) во время зарядки вокруг аккумулятора всё же возникает взрывоопасная зона. См. руководство по ATEX для общей классификации зон, если оценка риска всё же приводит к зоне ATEX.

Прочие требования нормы

• Зона безопасности непосредственно вокруг аккумулятора, в которой во время зарядки не должно быть источников воспламенения (курение, открытый огонь, искрообразующий инструмент).
• Электробезопасность самой зарядной установки (кабели, зарядные разъёмы, зарядное устройство).
• Средства для промывки глаз и индивидуальная защита от брызг электролита (едкая аккумуляторная кислота) при обслуживании/доливке воды.

Часто встречающиеся ошибки

1. Считать помещение для зарядки "само собой безопасным" без фактического расчёта производительности вентиляции — естественная вентиляция, которая когда-то была достаточной, может перестать быть таковой после расширения парка машин или перехода на быстрые зарядные устройства.
2. Допускать источники воспламенения в зоне безопасности вокруг аккумулятора во время зарядки, даже если концентрация в данный момент кажется (пока) низкой.
3. Предполагать, что помещение для зарядки аккумуляторов по определению является зоной ATEX — и наоборот: предполагать, что оно никогда не может быть зоной ATEX, не рассчитав требование к вентиляции.

Связанные материалы

• ATEX и взрывоопасные зоны
• Электрическая дуга — риск, энергия и защита